基于二维光子晶体的全光逻辑门研究

发布时间：2023-03-28 22:45

　　全光网络相比于传统的电子技术有着无法比拟的巨大优势,全光逻辑门作为超快信息处理和全光计算系统最重要的组成部分之一,近来备受关注。目前,已经报道了很多基于不同方案实现的全光逻辑门,如采用介质(或金属)波导、半导体光放大器(SOA)和非线性光纤(NLF)等。然而,这些方案常常存在各自的局限性,比如基于NLF实现的逻辑门体积较大、结构复杂、功耗较高。基于SOA实现的逻辑门则容易受到自发辐射的噪声影响。随着对光子晶体的深入研究和制作工艺的进步,基于光子晶体制备各种光子器件已经不仅仅是一个梦想,利用光子晶体的特性实现的各种全光逻辑门也就应运而生。光子晶体全光逻辑门的实现主要利用到了光子晶体的多模干涉效应、三阶非线性效应、自准直效应以及腔的谐振特性,而这些方案大多面临装置方案相对复杂和功耗相对较高的问题。在光子晶体中制作波导,利用光的线性干涉效应实现的逻辑门是一种结构简单、功耗可以降到很低的实现方案,但由于入射信号光束在汇聚点处的相位差不能连续的改变,因此很难精确的控制入射信号光束的相位差来控制发生相消干涉或相长干涉的程度,致使实现高对比度、多种逻辑功能的逻辑门就非常困难。本文利用线性干涉效应基于...

【文章页数】：46 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 全光逻辑门的研究背景和意义
    1.2 全光逻辑门的国内外研究进展
        1.2.1 全光逻辑门的实现方案
        1.2.2 各实现方案比较
    1.3 本文研究的内容及结构安排
    1.4 本章小结
第2章 光子晶体的理论基础和研究方法
    2.1 光子晶体简介
        2.1.1 光子晶体概念
        2.1.2 光子晶体特性
    2.2 平面波展开法简介
    2.3 时域有限差分法
        2.3.1 麦克斯韦方程组和Yee元胞
        2.3.2 二维FDTD的离散差分形式
        2.3.3 FDTD的激励源和吸收边界
    2.4 本章小结
第3章 二维光子晶体的线性干涉全光逻辑门
    3.1 引言
    3.2 二维光子晶体线性干涉逻辑门结构
    3.3 二维光子晶体线性干涉逻辑门原理
    3.4 全光逻辑门的数值分析和性能优化
        3.4.1 逻辑与门的数值分析和性能优化
        3.4.2 逻辑异或门和非门的数值分析和性能优化
    3.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3773440